JP2018137308A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】塗布膜の膜厚均一性を向上させること。【解決手段】本開示に係る熱処理ユニットＵ２は、加熱処理対象のウェハＷを収容する上空間２４と、上空間２４に向かって流れるシステム気流ＡＳを上空間２４内に流入させる給気口３５と、上空間２４の下方に設けられた下空間４２と、システム気流ＡＳの一部を下空間４２内に流入させる給気口４５と、を備える。【選択図】図４

Description

本開示は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。

特許文献１には、基板に形成された塗布膜を加熱処理する基板処理装置が開示されている。特許文献１に記載された基板処理装置では、基板よりも外側に外周排気口を設けると共に、基板中央部の上方に中央排気口を設け、塗布膜の膜厚均一性を改善している。

特開２０１６−１１５９１９号公報

上述したような基板処理装置においては、更なる膜厚均一性が求められる場合がある。本開示は上記実情に鑑みてなされたものであり、塗布膜の膜厚均一性を向上させる、基板処理装置及び基板処理方法に関する。

本発明者らは、塗布膜の膜厚均一性が悪化する原因について、鋭意研究を行ったところ、基板の加熱処理を行う空間（チャンバー）に対して気流が過度に流入することが、膜厚均一性の悪化の一因となっていることを突き止めた。そこで、本発明者らは、チャンバーに流入する気流流量を低減させる手法について検討を行った。例えば、気流の総量を減らすことが考えられるが、その場合には、基板処理装置全体の状態に影響があり実現が困難である。また、特許文献１に記載されたような排気設定を調整することも考えられるが、当該排気設定は、既に、他のパラメータを考慮して膜厚均一性を実現すべく設定されたものであるため、変更することは困難である。これらの事情を考慮して、本発明者らは以下の構成を採用するに至った。

すなわち、本開示の一態様に係る基板処理装置は、加熱処理対象の基板を収容する第１空間と、第１空間に向かって流れる気流を第１空間内に流入させる第１開口と、第１空間の下方に設けられた第２空間と、気流の一部を第２空間内に流入させる第２開口と、を備える。

本開示に係る基板処理装置では、加熱処理対象の基板を収容する第１空間に向かって流れる気流の一部が、第２開口から、第１空間の下方に設けられた第２空間に流入する。これにより、気流の総量を変更することなく、第１開口から第１空間に流入する気流の流量を低減させることができる。このことで、基板に形成された塗布膜の膜厚均一性を向上させることができる。

上記基板処理装置は、第２空間に設けられた排気部を更に備えてもよい。これにより、第２空間に流入した気流を適切に排出することができ、第２空間に流入した気流がその後に第１空間に流入することを抑制できる。このことで、上述した第１空間への気流の流入低減効果をより好適に奏することができる。

上記基板処理装置は、第２開口の開口率を可変とする開口率調整用部材を更に備えてもよい。これにより、必要に応じて第２開口を開閉することが可能になり、基板処理装置内での処理状況に応じて、第１空間に流入する気流の流量を調整することができる。

開口率調整用部材は、第２開口を開閉可能に構成された開閉プレートであってもよい。

上記基板処理装置は、制御部を更に備え、制御部は、基板の加熱処理を行う熱処理部を制御することと、加熱処理が行われている加熱処理期間の少なくとも一部の期間において、開閉プレートが第２開口を開放するように、開閉プレートを変位させるプレート駆動部を制御することと、を実行するように構成されていてもよい。加熱処理期間の少なくとも一部において第２開口が開放されることにより、加熱処理期間中の第１空間への気流の流入量を低減させることができ、膜厚均一性を向上させることができる。

制御部は、加熱処理期間の開始前から加熱処理期間が終了するまで、開閉プレートが第２開口を継続的に開放するように、プレート駆動部を制御してもよい。これにより、加熱処理期間中は継続して、第１空間への気流の流入量が低減することとなり、膜厚均一性を向上させることができる。

上記基板処理装置は、第１空間内に基板を搬入するための搬入口と、搬入口を開閉可能に構成されたシャッタ部と、を更に備え、制御部は、シャッタ部が搬入口を開放するように、シャッタ部を変位させるシャッタ駆動部を制御する前に、開閉プレートが第２開口を開放するように、プレート駆動部を制御してもよい。これにより、搬入口が開かれて第１空間内に基板が搬入されるよりも前に、第２開口が開いた状態すなわち第１空間への気流の流入量が低減した状態とされる。搬入口が開かれて第１空間内に基板が搬入される際には、まだ基板が載置されていない加熱部（熱板）が、搬入口を介して流入した気流に晒されることとなる。この場合に、気流の流量が多いと、熱板の温度分布に影響するおそれがある。この点、搬入口が開かれる際にすでに第１空間への気流の流入量が低減した状態とされていることにより、上述した熱板の温度分布への影響を低減することができる。

制御部は、加熱処理期間の終了後に、開閉プレートが第２開口を閉鎖するように、プレート駆動部を制御してもよい。加熱処理期間が終了した状態において、第１空間内に流入する気流が弱まると、昇華物が第１開口から第１空間の外部に流出するおそれがある。この点、加熱処理期間が終了した後（すなわち、膜厚均一性に関係しない期間）において第２開口を閉じ第１空間への気流の流入量を増やすことにより、昇華物が第１空間の外部に流出することを抑制することができる。

上記基板処理装置は、基板を下方から支持するとともに、上下方向に昇降することにより基板を所定の位置に配置する支持部を更に備え、第２空間は、支持部を収容する空間であってもよい。これにより、既存の空間を有効活用して、上述した第１空間への気流の流入量の低減を実現することができる。

本開示の一態様に係る基板処理方法は、加熱処理対象の基板を収容する第１空間に基板を収容する工程と、第１空間に向かって流れる気流の一部が第１空間に導入され、気流の残りの一部が第１空間の下方に設けられた第２空間内に導入された状態にて、第１空間内の基板の加熱処理を行う工程と、を含む。

上記基板処理方法において、第１空間内の基板の加熱処理を行う工程では、加熱処理前に基板に塗布される処理液に応じて、第２空間内に気流の残りの一部を導入するための第２開口の開放度合いを決定してもよい。これにより、処理液に応じて、第１空間への気流の流入量を調節することができ、処理液に応じて膜厚の均一性を向上させることができる。

本開示によれば、塗布膜の膜厚均一性を向上させることができる。

基板処理システムの概略構成を示す斜視図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 熱処理ユニットの概略構成を示す模式図であり、給気口をアンダープレートが閉鎖した状態を示す図である。 リングシャッタの概略構成を示す模式図である。 熱処理ユニットの概略構成を示す模式図であり、給気口をアンダープレートが開放した状態を示す図である。 給気口の開閉状態に応じたシステム気流ＳＡの流れを示す模式図であり、図７（ａ）はアンダープレートが給気口を閉鎖した状態のシステム気流ＳＡを、図７（ｂ）はアンダープレートが給気口を開放した状態のシステム気流ＳＡを、それぞれ示している。 コントローラのハードウェア構成図である。 熱処理のシーケンスを示す図である。 変形例に係る熱処理ユニットの概略構成を示す模式図である。 変形例に係るアンダープレートの一例を示す模式図である。

以下、実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

〔基板処理システム〕
基板処理システム１は、基板に対し、感光性被膜の形成、当該感光性被膜の露光、及び当該感光性被膜の現像を施すシステムである。処理対象の基板は、例えば半導体のウェハＷである。感光性被膜は、例えばレジスト膜である。

基板処理システム１は、塗布・現像装置２と露光装置３とを備える。露光装置３は、ウェハＷ上に形成されたレジスト膜の露光処理を行う。具体的には、液浸露光等の方法によりレジスト膜の露光対象部分にエネルギー線を照射する。塗布・現像装置２は、露光装置３による露光処理の前に、ウェハＷの表面にレジスト膜を形成する処理を行い、露光処理後にレジスト膜の現像処理を行う。

（塗布・現像装置）
以下、基板処理装置の一例として、塗布・現像装置２の構成を説明する。図１〜図３に示すように、塗布・現像装置２は、キャリアブロック４と、処理ブロック５と、インタフェースブロック６と、コントローラ１００とを備える。

キャリアブロック４は、塗布・現像装置２内へのウェハＷの導入及び塗布・現像装置２内からのウェハＷの導出を行う。例えばキャリアブロック４は、ウェハＷ用の複数のキャリア１１を支持可能であり、受け渡しアームＡ１を内蔵している。キャリア１１は、例えば円形の複数枚のウェハＷを収容する。受け渡しアームＡ１は、キャリア１１からウェハＷを取り出して処理ブロック５に渡し、処理ブロック５からウェハＷを受け取ってキャリア１１内に戻す。

処理ブロック５は、複数の処理モジュール１４，１５，１６，１７を有する。図２及び図３に示すように、処理モジュール１４，１５，１６，１７は、複数の液処理ユニットＵ１と、複数の熱処理ユニットＵ２と、これらのユニットにウェハＷを搬送する搬送アームＡ３とを内蔵している。処理モジュール１７は、液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２を経ずにウェハＷを搬送する直接搬送アームＡ６を更に内蔵している。液処理ユニットＵ１は、処理液をウェハＷの表面に塗布する。熱処理ユニットＵ２は、例えば熱板及び冷却板を内蔵しており、熱板によりウェハＷを加熱し、加熱後のウェハＷを冷却板により冷却して熱処理を行う。

処理モジュール１４は、液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２によりウェハＷの表面上に下層膜を形成する。処理モジュール１４の液処理ユニットＵ１は、下層膜形成用の処理液をウェハＷ上に塗布する。処理モジュール１４の熱処理ユニットＵ２は、下層膜の形成に伴う各種熱処理を行う。

処理モジュール１５は、液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２により下層膜上にレジスト膜を形成する。処理モジュール１５の液処理ユニットＵ１は、レジスト膜形成用の処理液（塗布液）を下層膜の上に塗布する。処理モジュール１５の熱処理ユニットＵ２は、レジスト膜の形成に伴う各種熱処理を行う。処理モジュール１５の液処理ユニットＵ１についての詳細は後述する。

処理モジュール１６は、液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２によりレジスト膜上に上層膜を形成する。処理モジュール１６の液処理ユニットＵ１は、上層膜形成用の処理液をレジスト膜の上に塗布する。処理モジュール１６の熱処理ユニットＵ２は、上層膜の形成に伴う各種熱処理を行う。

処理モジュール１７は、液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２により、露光後のレジスト膜の現像処理を行う。処理モジュール１７の液処理ユニットＵ１は、露光済みのウェハＷの表面上に現像用の処理液（現像液）を塗布した後、これを洗浄用の処理液（リンス液）により洗い流すことで、レジスト膜の現像処理を行う。処理モジュール１７の熱処理ユニットＵ２は、現像処理に伴う各種熱処理を行う。熱処理の具体例としては、現像処理前の加熱処理（ＰＥＢ：Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）、現像処理後の加熱処理（ＰＢ：Ｐｏｓｔ Ｂａｋｅ）等が挙げられる。

処理ブロック５内におけるキャリアブロック４側には棚ユニットＵ１０が設けられている。棚ユニットＵ１０は、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。棚ユニットＵ１０の近傍には昇降アームＡ７が設けられている。昇降アームＡ７は、棚ユニットＵ１０のセル同士の間でウェハＷを昇降させる。処理ブロック５内におけるインタフェースブロック６側には棚ユニットＵ１１が設けられている。棚ユニットＵ１１は、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。

インタフェースブロック６は、露光装置３との間でウェハＷの受け渡しを行う。例えばインタフェースブロック６は、受け渡しアームＡ８を内蔵しており、露光装置３に接続される。受け渡しアームＡ８は、棚ユニットＵ１１に配置されたウェハＷを露光装置３に渡し、露光装置３からウェハＷを受け取って棚ユニットＵ１１に戻す。

コントローラ１００は、例えば以下の手順で塗布・現像処理を実行するように塗布・現像装置２を制御する。

まずコントローラ１００は、キャリア１１内のウェハＷを棚ユニットＵ１０に搬送するように受け渡しアームＡ１を制御し、このウェハＷを処理モジュール１４用のセルに配置するように昇降アームＡ７を制御する。

次にコントローラ１００は、棚ユニットＵ１０のウェハＷを処理モジュール１４内の液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２に搬送するように搬送アームＡ３を制御し、このウェハＷの表面上に下層膜を形成するように液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２を制御する。その後コントローラ１００は、下層膜が形成されたウェハＷを棚ユニットＵ１０に戻すように搬送アームＡ３を制御し、このウェハＷを処理モジュール１５用のセルに配置するように昇降アームＡ７を制御する。

次にコントローラ１００は、棚ユニットＵ１０のウェハＷを処理モジュール１５内の液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２に搬送するように搬送アームＡ３を制御し、このウェハＷの下層膜上にレジスト膜を形成するように液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２を制御する。その後コントローラ１００は、ウェハＷを棚ユニットＵ１０に戻すように搬送アームＡ３を制御し、このウェハＷを処理モジュール１６用のセルに配置するように昇降アームＡ７を制御する。

次にコントローラ１００は、棚ユニットＵ１０のウェハＷを処理モジュール１６内の各ユニットに搬送するように搬送アームＡ３を制御し、このウェハＷのレジスト膜上に上層膜を形成するように液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２を制御する。その後コントローラ１００は、ウェハＷを棚ユニットＵ１０に戻すように搬送アームＡ３を制御し、このウェハＷを処理モジュール１７用のセルに配置するように昇降アームＡ７を制御する。

次にコントローラ１００は、棚ユニットＵ１０のウェハＷを棚ユニットＵ１１に搬送するように直接搬送アームＡ６を制御し、このウェハＷを露光装置３に送り出すように受け渡しアームＡ８を制御する。その後コントローラ１００は、露光処理が施されたウェハＷを露光装置３から受け入れて棚ユニットＵ１１に戻すように受け渡しアームＡ８を制御する。

次にコントローラ１００は、棚ユニットＵ１１のウェハＷを処理モジュール１７内の各ユニットに搬送するように搬送アームＡ３を制御し、このウェハＷのレジスト膜に現像処理を施すように液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２を制御する。その後コントローラ１００は、ウェハＷを棚ユニットＵ１０に戻すように搬送アームＡ３を制御し、このウェハＷをキャリア１１内に戻すように昇降アームＡ７及び受け渡しアームＡ１を制御する。以上で塗布・現像処理が完了する。

なお、基板処理装置の具体的な構成は、以上に例示した塗布・現像装置２の構成に限られない。基板処理装置は、被膜形成用の液処理ユニットＵ１（処理モジュール１４，１５，１６の液処理ユニットＵ１）と、これを制御可能なコントローラ１００とを備えていればどのようなものであってもよい。

〔熱処理ユニット〕
続いて、処理モジュール１５の熱処理ユニットＵ２について詳細に説明する。図４に示すように、熱処理ユニットＵ２は、処理容器２０と、支持ピン収容部４０と、排気設備５０と、コントローラ１００（制御部）とを有する。

（処理容器）
処理容器２０は、処理容器２０の底部を構成する底部構造体２１と、天井部を構成する天板部２２と、側面部を構成するリングシャッタ２３と、を有する。処理容器２０における、底部構造体２１、天板部２２、及びリングシャッタ２３に囲まれる領域が、加熱処理対象のウェハＷを収容する上空間２４（第１空間）である。

底部構造体２１は、中央部分に凹部が形成された円筒形状を呈する支持台２５と、支持台２５の凹部に嵌合されると共にウェハＷを載置する載置台２６（熱処理部）とを有する。載置台２６は、ウェハＷを加熱処理するためのヒータを有している。当該ヒータは例えば抵抗発熱体から構成されている。このように、載置台２６は、ウェハＷの加熱処理を行う熱処理部としての機能を有する。

また、底部構造体２１を厚さ方向に貫通するようにして、複数の支持ピン７０（支持部）が設けられている。支持ピン７０は、ウェハＷを下方から支持するとともに、上下方向に昇降することにより、ウェハＷを所定の位置に配置する。支持ピン７０は、ウェハＷを上空間２４内に搬送するクールアーム７１との間でウェハＷの、受け渡しを行う構成である。支持ピン７０は、例えば周方向等間隔に３本設けられている。支持ピン７０は、底部構造体２１の下方に設けられた支持ピン収容部４０の基台４１上に配置された昇降機構７２によって昇降させられる。

天板部２２は、底部構造体２１よりも直径の大きい円板状の部材で構成される。天板部２２は、図示しない筐体の天井に支持され、底部構造体２１と隙間（上空間２４）を介して対向し、その外縁が平面的に見て底部構造体２１の外縁よりも外側に位置するように設けられる。天板部２２は、複数の外周排気口２７と、排気室２８と、中央排気口２９とを有する。

外周排気口２７は、天板部２２の外縁部分において、底面を貫通するように形成された開口である。外周排気口２７は、周方向等間隔に例えば１００個程度形成されている。排気室２８は、天板部２２の内部に形成された円筒形状の空間である。排気室２８は、外周排気口２７に連続すると共に、天板部２２の外縁部分から中央部分に向かって形成されている。排気室２８の外縁は、底部構造体２１の外縁の位置と略一致している。中央排気口２９は、天板部２２の中央部分に形成されており、中央部分において、厚さ方向に天板部２２を貫通するように形成されている。中央排気口２９は、平面的に見て、底部構造体２１（詳細には載置台２６）に載置されたウェハＷの中心と一致する位置に形成されている。

リングシャッタ２３（シャッタ部）は、底部構造体２１と天板部２２との間の隙間の周囲を塞ぎ、ウェハＷの処理空間である上空間２４を形成するためのシャッタ部材である。リングシャッタ２３は、環状部３１と、環状板３２とを有する。

環状部３１は、中空の帯状の部材を円環状に形成した構成である。環状部３１の外周面における上方寄りの位置には、基板処理システム１を稼働する上で発生する気流（システム気流ＳＡ）を環状部３１の内部空間３３に吸入するための吸入口３４が、全周に亘って等間隔に形成されている。また、環状部３１の内周面における下方寄りの位置には、内部空間３３を流れるシステム気流ＳＡを上空間２４内に給気するための給気口３５（第１開口）が、全周に亘って等間隔に形成されている。このように、給気口３５は、上空間２４に向かって流れるシステム気流ＳＡを上空間２４内に流入させる開口である。環状板３２は、円環状に形成された板状部材であり、環状部３１を載置する。環状板３２は、環状部３１を載置した状態において、下方に設けられた支持ピン収容部４０の基台４１上に配置された昇降機構３６（シャッタ駆動部）によって昇降させられる。すなわち、環状部３１及び環状板３２は、昇降機構３６によって、一体的に昇降（変位）するように構成されている。

図５に示すように、リングシャッタ２３は、環状部３１の内周面が底部構造体２１の縁部と隙間を介して対向するように配置されている。昇降機構３６によってリングシャッタ２３が上昇すると、図５中破線に示すように、環状部３１の上面が天板部２２の周縁部の下面に接し、環状板３２の内縁部が底部構造体２１の縁部に接する。これにより、底部構造体２１、天板部２２、及びリングシャッタ２３で区画された処理空間である上空間２４が形成される。また、昇降機構３６によってリングシャッタ２３が下降すると、図５中実線で示すように、上空間２４の周囲が全周に亘って開放され、ウェハＷの搬入出が可能となる。このように、リングシャッタ２３を下降させることにより開放される底部構造体２１と天板部２２との隙間は、上空間２４内にウェハＷを搬入するための搬入口７５である。また、リングシャッタ２３は、当該搬入口７５に設けられ、上下動することによって、搬入口７５を開閉可能に構成されている。

（支持ピン収容部）
支持ピン収容部４０は、上空間２４の下方に設けられた下空間４２（第２空間）を有し、該下空間４２において支持ピン７０を収容する。より詳細には、支持ピン収容部４０は、上空間２４の下方に設けられると共に、上空間２４に隣接するクールアーム７１の下方に設けられている。支持ピン収容部４０は、略矩形の基台４１と、基台４１の各辺から立設した側面部４３と、基台４１に対向すると共に側面部４３の上端に接続された略矩形の天板部４４とを有する。基台４１、側面部４３、及び天板部４４に囲まれる領域が、下空間４２である。上述したように、基台４１には、支持ピン７０を昇降させる昇降機構７２、及び、リングシャッタ２３を昇降させる昇降機構３６が配置されている。このため、天板部４４における、昇降機構７２及び昇降機構３６の直上の領域は、昇降可能なように厚さ方向に貫通している。また、１つの側面部４３には、上述したシステム気流ＳＡを下空間４２内に流入させる給気口４５（第２開口）（図６及び図７（ｂ）参照）が形成されている。そして、給気口４５には、給気口４５を開閉可能に構成された、給気口４５の開口率を可変とする開口率調整用部材である、アンダープレート７６（開閉プレート）が設けられている。また、給気口４５が形成された側面部４３と対向する側面部４３には、下空間４２に流入した気流を排気する排気口４６（排気部）が形成されている。排気口４６からは、給気口４５から流入したシステム気流ＳＡだけでなく、ウェハＷを加熱処理する載置台２６から下方に排出されるガスも、排出される。

アンダープレート７６は、例えば天板部４４に設けられた開閉機構７７（プレート駆動部）により変位させられ、図４及び図７（ａ）に示すように給気口４５を閉鎖する位置に配置されること、及び、図６及び図７（ｂ）に示すように給気口４５を開放する位置に配置されることがある。以下、図４及び図７（ａ）に示す状態を「閉鎖状態」、図６及び図７（ｂ）に示す状態を「開放状態」と説明する場合がある。

図４及び図７（ａ）に示す閉鎖状態においては、アンダープレート７６によって給気口４５が閉じられているため、システム気流ＳＡは、下空間４２に流入せず、吸入口３４を介して給気口３５から上空間２４に流入することとなる。一方で、図６及び図７（ｂ）に示す開放状態においては、アンダープレート７６によって給気口４５が閉じられていないため、システム気流ＳＡの一部は、給気口４５から下空間４２に流入することとなる。すなわち、開放状態においては、システム気流ＳＡは、上空間２４と下空間４２の双方に流入することとなる。

（排気設備）
排気設備５０は、処理容器２０からの排気を工場内に設置された工場排気路（図示せず）に送り込むための設備である。排気設備５０は、排気室２８からの排気に係る構成として、外周排気管５１と、バルブＶ１と、流量調整部５２とを備え、中央排気口２９からの排気に係る構成として、中央排気管５３と、バルブＶ２と、流量調整部５４とを備えている。外周排気管５１は、一端が排気室２８に接続され、他端が工場排気路（図示せず）に接続されている。外周排気管５１には、上流側（排気室２８側）から順に、バルブＶ１及び流量調整部５２が介設されている。中央排気管５３は、一端が中央排気口２９に接続され、他端が工場排気路（図示せず）に接続されている。中央排気管５３には、上流側（中央排気口２９側）から順に、バルブＶ２及び流量調整部５４が介設されている。

（コントローラ）
コントローラ１００は、ウェハＷの加熱処理を行う載置台２６を制御することと、加熱処理が行われている加熱処理期間の少なくとも一部の期間において、アンダープレート７６が給気口４５を開放するように、アンダープレート７６を変位させる開閉機構７７を制御することと、を実行するように構成されている。

コントローラ１００は、加熱処理の開始前から加熱処理が終了するまで、アンダープレート７６が給気口４５を継続的に開放するように、開閉機構７７を制御する。

コントローラ１００は、リングシャッタ２３が搬入口７５を開放するように、リングシャッタ２３を変位させる昇降機構３６を制御する前に、アンダープレート７６が給気口４５を開放するように、開閉機構７７を制御する。

コントローラ１００は、加熱処理期間の終了後に、アンダープレート７６が給気口４５を閉鎖するように、開閉機構７７を制御する。

図４に示すように、コントローラ１００は、機能モジュールとして、加熱制御部１０１と、シャッタ制御部１０２と、ピン制御部１０３と、排気制御部１０４と、プレート制御部１０５とを有する。

加熱制御部１０１は、ウェハＷの加熱処理を行う、載置台２６のヒータ（例えば抵抗発熱体）を制御する。加熱制御部１０１は、プレート制御部１０５の制御によってアンダープレート７６が給気口４５を開放しており、且つ、シャッタ制御部１０２の制御によってリングシャッタ２３が上昇して搬入口７５を閉鎖している状態において、加熱処理を開始する。加熱制御部１０１は、所定の加熱処理期間だけ加熱処理を行うように、載置台２６のヒータを制御する。

シャッタ制御部１０２は、加熱処理期間の開始前であってアンダープレート７６が給気口４５を開放した状態において、リングシャッタ２３が搬入口７５を開放し搬入口７５から上空間２４内にウェハＷが搬入可能となるように、昇降機構３６を制御する。すなわち、シャッタ制御部１０２は、加熱制御部１０１の制御による加熱処理が開始されておらず、且つ、プレート制御部１０５の制御によってアンダープレート７６が給気口４５を開放している状態において、昇降機構３６を制御することによりリングシャッタ２３を下降させて搬入口７５を開放する。シャッタ制御部１０２は、例えば、クールアーム７１等によってウェハＷが載置台２６にセットされるのに十分な時間が経過した後に、昇降機構３６を制御することによりリングシャッタ２３を上昇させて搬入口７５を閉鎖する。シャッタ制御部１０２は、加熱処理期間が経過した後に、昇降機構３６を制御することによりリングシャッタ２３を下降させて搬入口７５を開放する。シャッタ制御部１０２は、例えば、クールアーム７１等によってウェハＷが処理容器２０から搬出されるのに十分な時間が経過した後に、昇降機構３６を制御することによりリングシャッタ２３を上昇させて搬入口７５を閉鎖する。

ピン制御部１０３は、ウェハＷを処理容器２０（詳細には、載置台２６）に搬入又は処理容器２０から搬出するタイミングに合わせて、昇降機構７２を制御することにより、支持ピン７０を昇降させる。ピン制御部１０３は、ウェハＷの搬入時においては、例えば、シャッタ制御部１０２により搬入口７５が開放される前（ウェハＷの搬入が開始される前）に、支持ピン７０が上昇するように昇降機構７２を制御する。ピン制御部１０３は、クールアーム７１から支持ピン７０にウェハＷが受け渡された後に、支持ピン７０が下降して載置台２６にウェハＷが載置されるように昇降機構７２を制御する。また、ピン制御部１０３は、ウェハＷの搬出時においては、例えば、シャッタ制御部１０２により搬入口７５が開放されるタイミングと略一致するタイミング（ウェハＷの搬出が開始される前）に、支持ピン７０が上昇するように昇降機構７２を制御する。ピン制御部１０３は、支持ピン７０からクールアーム７１にウェハＷが受け渡された後に、支持ピン７０が下降するように昇降機構７２を制御する。

排気制御部１０４は、排気室２８からの排気に係る構成であるバルブＶ１及び流量調整部５２、並びに、中央排気口２９からの排気に係る構成であるバルブＶ２及び流量調整部５４を制御することにより、処理容器２０から排出される排気の制御を行う。具体的には、排気制御部１０４は、熱処理ユニットＵ２の稼働開始に併せて、バルブＶ１を開くと共に、流量調整部５２を制御して外周排気口２７からの排気流量を所定量（例えば１０Ｌ／分）に設定し、外周排気口２７からの排気を開始する。排気制御部１０４は、例えば、熱処理ユニットＵ２を稼働させる間、継続的に、外周排気口２７からの排気を行わせる。排気制御部１０４は、加熱処理が開始されてから所定時間（例えば２０秒）が経過して架橋反応が終了し塗布膜の流動性が小さくなった後に、バルブＶ２を開くと共に、流量調整部５４を制御して中央排気口２９からの排気流量を所定量（例えば２０Ｌ／分）に設定し、中央排気口２９からの排気を開始する。中央排気口２９からの排気については、例えば、流量調整部５４を制御することにより、排気開始時刻から徐々に排気量を増大させ排気開始から１０秒程度経過した時点で目標の排気量（例えば２０Ｌ／分）に到達するようにしてもよい。排気制御部１０４は、例えば、外周排気口２７からの排気を継続的に行うと共に、中央排気口２９からの排気については加熱処理中の所定時間だけ行うこととしてもよい。

このような制御を行うことにより、塗布膜の架橋反応が進行する加熱処理期間の初期段階では、外周排気口２７からの排気のみ行われ中央排気口２９からの排気が行われない。このため、ウェハＷの表面の中央部は外周から中央上方に向かう強い気流に曝されず、ウェハＷの中央部の盛り上がりの形成を抑制することができる。当該期間においては、塗布膜からの揮発物及び昇華物の量が少ないため、外周排気口２７からの排気のみが行われた場合であってもパーティクルが処理容器２０の外に漏洩することを抑制できる。

架橋反応が終了し中央排気口２９からの排気をも行う期間においては、ウェハＷの中央表面の流動性が低くなっているため、ウェハＷの表面が強い気流に曝されても、膜の表面は盛り上がりにくい。そのため、当該期間においては、外周排気口２７からの排気に加えて、中央排気口２９から大きな排気量で排気を行うことができ、昇華物の発生が増大する状況下において昇華物を効率よく除去することができる。

プレート制御部１０５は、開閉機構７７を制御することにより、アンダープレート７６を変位させ、給気口４５の開閉状態を変化させる。プレート制御部１０５は、加熱処理が行われている加熱処理期間の少なくとも一部の期間において、アンダープレート７６が給気口４５を開放するように、開閉機構７７を制御する。プレート制御部１０５は、加熱処理期間の開始前から加熱処理期間が終了するまで、アンダープレート７６が給気口４５を継続的に開放するように、開閉機構７７を制御する。より詳細には、プレート制御部１０５は、シャッタ制御部１０２の制御によってリングシャッタ２３が下降しウェハＷの搬入のために搬入口７５が開放されるよりも前に、アンダープレート７６が給気口４５を開放するように開閉機構７７を制御する。また、プレート制御部１０５は、加熱処理期間の終了後に、アンダープレート７６が給気口４５を閉鎖するように、開閉機構７７を制御する。

コントローラ１００は、一つ又は複数の制御用コンピュータにより構成される。例えばコントローラ１００は、図８に示す回路１２０を有する。回路１２０は、一つ又は複数のプロセッサ１２１と、メモリ１２２と、ストレージ１２３と、入出力ポート１２４と、タイマー１２５とを有する。

入出力ポート１２４は、載置台２６のヒータ、バルブＶ１，Ｖ２、流量調整部５２，５４、昇降機構３６，７２、及び開閉機構７７との間で電気信号の入出力を行う。タイマー１２５は、例えば一定周期の基準パルスをカウントすることで経過時間を計測する。ストレージ１２３は、例えばハードディスク等、コンピュータによって読み取り可能な記録媒体を有する。記録媒体は、後述の基板処理手順を実行させるためのプログラムを記録している。記録媒体は、不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク及び光ディスク等の取り出し可能な媒体であってもよい。メモリ１２２は、ストレージ１２３の記録媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ１２１による演算結果を一時的に記録する。プロセッサ１２１は、メモリ１２２と協働して上記プログラムを実行することで、上述した各機能モジュールを構成する。

なお、コントローラ１００のハードウェア構成は、必ずしもプログラムにより各機能モジュールを構成するものに限られない。例えばコントローラ１００の各機能モジュールは、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により構成されていてもよい。

〔熱処理手順〕
次に、基板処理方法の一例として、コントローラ１００の制御に応じて熱処理ユニットＵ２が実行する熱処理手順を、図９を参照して説明する。最初に、コントローラ１００は、搬送アームＡ３を制御することにより、熱処理ユニットＵ２にウェハＷを搬送する。続いて、時刻ｔ１において、ピン制御部１０３は、昇降機構７２を制御することにより支持ピン７０を上昇させる（支持ピンUP）。続いて、時刻ｔ２において、プレート制御部１０５は、アンダープレート７６が給気口４５を開放するように（アンダープレートOpen）、開閉機構７７を制御する。これにより、システム気流ＡＳの一部が給気口４５から下空間４２に導入される。

続いて、時刻ｔ３において、シャッタ制御部１０２は、リングシャッタ２３が搬入口７５を開放し搬入口７５から上空間２４内にウェハＷが搬入可能となるように、昇降機構３６を制御する。具体的には、シャッタ制御部１０２は、昇降機構３６を制御することによりリングシャッタ２３を下降させて搬入口７５を開放する（リングシャッタDown）。

その後、搬入口７５から搬入されたウェハＷがクールアーム７１から支持ピン７０に受け渡されると、時刻ｔ４において、ピン制御部１０３は、昇降機構７２を制御することにより支持ピン７０を下降させて（支持ピンDown）、載置台２６にウェハＷを載置する。また、時刻ｔ４において、シャッタ制御部１０２は、昇降機構３６を制御することによりリングシャッタ２３を上昇させて（リングシャッタUP）、搬入口７５を閉鎖する。ここまでの工程が、「処理対象のウェハＷを収容する上空間２４に、ウェハＷを収容する工程」である。

続いて、時刻ｔ５において、加熱制御部１０１は、ウェハＷの加熱処理が開始されるように、載置台２６のヒータ（例えば抵抗発熱体）を制御する（加熱処理ON）。当該工程が、「上空間２４に向かって流れるシステム気流ＡＳの一部が上空間２４に導入され、システム気流ＡＳの残りの一部が下空間４２に導入された状態にて、上空間２４内のウェハＷに加熱処理を行う工程」である。また、時刻ｔ５又はその所定時間後において、排気制御部１０４は、バルブＶ２を開くと共に、流量調整部５４を制御して中央排気口２９からの排気流量を所定量（例えば２０Ｌ／分）に設定し、中央排気口２９からの排気を開始する(排気（中心）ON)。なお、排気制御部１０４は、熱処理ユニットＵ２が稼働する期間中、継続的に外周排気口２７からの排気を行わせる(排気（外周）ON)。すなわち、排気制御部１０４は、バルブＶ１を開くと共に、流量調整部５２を制御して外周排気口２７からの排気流量を所定量（例えば１０Ｌ／分）に設定し、外周排気口２７からの排気を継続的に行わせる。

時刻ｔ５から所定時間経過した時刻ｔ６において、排気制御部１０４は、バルブＶ２を閉じ、中央排気口２９からの排気を終了する(排気（中心）OFF)。更に、時刻ｔ６から所定時間経過した時刻ｔ７において、排気制御部１０４は、バルブＶ２を開くと共に、流量調整部５４を制御して中央排気口２９からの排気流量を所定量（例えば２０Ｌ／分）に設定し、中央排気口２９からの排気を再開する(排気（中心）ON)

続いて、時刻ｔ５から所定の加熱処理期間が経過した時刻ｔ８において、加熱制御部１０１は、ウェハＷの加熱処理が終了するように、載置台２６のヒータを制御する（加熱処理OFF）。加熱処理期間経過後の時刻ｔ８において、シャッタ制御部１０２は、昇降機構３６を制御することによりリングシャッタ２３を下降させて（リングシャッタDown）、搬入口７５を開放する。また、時刻ｔ８において、プレート制御部１０５は、アンダープレート７６が給気口４５を閉鎖するように（アンダープレートClose）、開閉機構７７を制御する。また、時刻ｔ８において、ピン制御部１０３は、昇降機構７２を制御することにより支持ピン７０を上昇させる（支持ピンUP）。その後、ウェハＷが支持ピン７０からクールアーム７１に受け渡されると、時刻ｔ９において、ピン制御部１０３は、昇降機構７２を制御することにより支持ピン７０を下降させる（支持ピンDown）。

その後、クールアーム７１によりウェハＷが上空間２４から搬出されると、時刻ｔ１０において、シャッタ制御部１０２は、昇降機構３６を制御することによりリングシャッタ２３を上昇させて（リングシャッタUP）、搬入口７５を閉鎖する。以上が、熱処理ユニットＵ２が実行する熱処理手順の一例である。

〔作用効果〕
熱処理ユニットＵ２は、加熱処理対象のウェハＷを収容する上空間２４と、上空間２４に向かって流れるシステム気流ＡＳを上空間２４内に流入させる給気口３５と、上空間２４の下方に設けられた下空間４２と、システム気流ＡＳの一部を下空間４２内に流入させる給気口４５と、を備える。

このような熱処理ユニットＵ２では、加熱処理対象のウェハＷを収容する上空間２４に向かって流れるシステム気流ＡＳの一部が、給気口４５から、上空間２４の下方に設けられた下空間４２に流入する。これにより、システム気流ＡＳの総量を変更することなく、給気口３５から上空間２４に流入するシステム気流ＡＳの流量を低減させることができる。このことで、ウェハＷに形成された塗布膜の膜厚均一性を向上させることができる。

熱処理ユニットＵ２は、給気口４５を開閉可能に構成されたアンダープレート７６を備える。これにより、必要に応じて給気口４５を開閉することが可能になり、熱処理ユニットＵ２内での処理状況に応じて、上空間２４に流入するシステム気流ＡＳの流量を調整することができる。

熱処理ユニットＵ２は、コントローラ１００を備え、コントローラ１００は、ウェハＷの加熱処理を行う載置台２６を制御することと、加熱処理が行われている加熱処理期間の少なくとも一部の期間において、アンダープレート７６が給気口４５を開放するように、アンダープレート７６を変位させる開閉機構７７を制御することと、を実行するように構成されている。加熱処理期間の少なくとも一部において給気口４５が開放されることにより、加熱処理期間中の上空間２４へのシステム気流ＡＳの流入量を低減させることができ、膜厚均一性を向上させることができる。

コントローラ１００は、加熱処理期間の開始前から前記加熱処理期間が終了するまで、アンダープレート７６が給気口４５を継続的に開放するように、開閉機構７７を制御する。これにより、加熱処理期間中は継続して、上空間２４へのシステム気流ＡＳの流入量が低減することとなり、膜厚均一性を向上させることができる。

熱処理ユニットＵ２は、上空間２４内にウェハＷを搬入するための搬入口７５と、搬入口７５に設けられ、搬入口７５を開閉可能に構成されたリングシャッタ２３と、を備え、コントローラ１００は、リングシャッタ２３が搬入口７５を開放するように、リングシャッタ２３を変位させる昇降機構３６を制御する前に、アンダープレート７６が給気口４５を開放するように、開閉機構７７を制御する。これにより、搬入口７５が開かれて上空間２４内にウェハＷが搬入されるよりも前に、給気口４５が開いた状態すなわち上空間２４へのシステム気流ＡＳの流入量が低減した状態とされる。搬入口７５が開かれて上空間２４内にウェハＷが搬入される際には、まだウェハＷが載置されていない載置台２６が、搬入口７５を介して流入したシステム気流ＡＳに晒されることとなる。この場合に、システム気流ＡＳの流量が多いと、載置台２６の温度分布に影響するおそれがある。この点、搬入口７５が開かれる際にすでに上空間２４への気流の流入量が低減した状態とされていることにより、上述した載置台２６の温度分布への影響を低減することができる。

コントローラ１００は、加熱処理期間の終了後に、アンダープレート７６が給気口４５を閉鎖するように開閉機構７７を制御する。加熱処理期間が終了した状態において、上空間２４内に流入するシステム気流ＡＳが弱まると、昇華物が給気口３５から上空間２４の外部に大量に流出するおそれがある。この点、加熱処理期間が終了した後（すなわち、膜厚均一性に関係しない期間）において給気口４５を閉じ上空間２４へのシステム気流ＡＳの流入量を増やすことにより、昇華物が上空間２４の外部に流出することを抑制することができる。

熱処理ユニットＵ２は、ウェハＷを下方から支持するとともに、上下方向に昇降することによりウェハＷを所定の位置に配置する支持ピン７０を更に備え、下空間４２は、支持ピン７０を収容する空間である。これにより、既存の空間を有効活用して、上述した上空間２４へのシステム気流ＡＳの流入量の低減を実現することができる。

以上、実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、コントローラ１００により、開閉機構７７を制御しアンダープレート７６を変位させて給気口４５の開閉状態を変化させるとして説明したがこれに限定されず、例えばアンダープレートは変位するものではなく、下空間の給気口の所定の位置に固定されていてもよい。また、アンダープレートは、給気口を完全に（１００％）開放（又は閉鎖）するものでなくてもよく、例えば図１０に示すアンダープレート１７６のように、下空間４２の給気口４５の略半分（５０％）程度を開放（又は閉鎖）するものであってもよい。

また、熱処理手順における、上空間２４内のウェハＷに加熱処理を行う工程においては、加熱処理前にウェハＷに塗布される処理液に応じて、下空間の給気口の開口度合いを決定してもよい。これにより、処理液に応じて、上空間へのシステム気流の流入量を調節することができ、処理液に応じて膜厚の均一性を向上させることができる。

なお、下空間の給気口の開放度合いは、例えば上述したように、アンダープレートを、給気口の所定領域のみ開放する位置に設ける等によって調節してもよい。または、下空間の給気口の開放度合い（開口率）は、図１１（ａ）〜（ｅ）に示すような、アンダープレート自体に開口（切欠き）が形成されているアンダープレートを用いることにより調節してもよい。このようなアンダープレート（開口率調整用部材）を用いる場合、アンダープレートの開口（切欠き）の面積に応じて、給気口の開口率を調整することができる。開口率が互いに異なるプレートを適宜組み合わせること、付け替えることにより、給気口の開口率を調整することとしてもよい。

２…塗布・現像装置（基板処理装置）、２３…リングシャッタ（シャッタ部）、２４…上空間（第１空間）、２６…載置台（熱処理部）、３５…給気口（第１開口）、３６…昇降機構（シャッタ駆動部）、４２…下空間（第２空間）、４５…給気口（第２開口）、４６…排気口（排気部）、７０…支持ピン（支持部）、７５…搬入口、７６…アンダープレート（開閉プレート，開口率調整用部材）、７７…開閉機構（プレート駆動部）、１００…コントローラ（制御部）、ＡＳ…システム気流（気流）、Ｗ…ウェハ（基板）。

Claims (11)

1. 加熱処理対象の基板を収容する第１空間と、
   前記第１空間に向かって流れる気流を前記第１空間内に流入させる第１開口と、
   前記第１空間の下方に設けられた第２空間と、
   前記気流の一部を前記第２空間内に流入させる第２開口と、を備える基板処理装置。
2. 前記第２空間に設けられた排気部を更に備える、請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記第２開口の開口率を可変とする開口率調整用部材を更に備える、請求項１又は２記載の基板処理装置。
4. 前記開口率調整用部材は、第２開口を開閉可能に構成された開閉プレートである、請求項３記載の基板処理装置。
5. 制御部を更に備え、
   前記制御部は、
   前記基板の加熱処理を行う熱処理部を制御することと、
   前記加熱処理が行われている加熱処理期間の少なくとも一部の期間において、前記開閉プレートが前記第２開口を開放するように、前記開閉プレートを変位させるプレート駆動部を制御することと、
   を実行するように構成されている、請求項４記載の基板処理装置。
6. 前記制御部は、前記加熱処理期間の開始前から前記加熱処理期間が終了するまで、前記開閉プレートが前記第２開口を継続的に開放するように、前記プレート駆動部を制御する、請求項５記載の基板処理装置。
7. 前記第１空間内に前記基板を搬入するための搬入口と、
   前記搬入口を開閉可能に構成されたシャッタ部と、を更に備え、
   前記制御部は、前記シャッタ部が前記搬入口を開放するように、前記シャッタ部を変位させるシャッタ駆動部を制御する前に、前記開閉プレートが前記第２開口を開放するように、前記プレート駆動部を制御する、請求項６記載の基板処理装置。
8. 前記制御部は、前記加熱処理期間の終了後に、前記開閉プレートが前記第２開口を閉鎖するように、前記プレート駆動部を制御する、請求項５〜７のいずれか一項記載の基板処理装置。
9. 前記基板を下方から支持するとともに、上下方向に昇降することにより前記基板を所定の位置に配置する支持部を更に備え、
   前記第２空間は、前記支持部を収容する空間である、請求項１〜８のいずれか一項記載の基板処理装置。
10. 加熱処理対象の基板を収容する第１空間に基板を収容する工程と、
    前記第１空間に向かって流れる気流の一部が前記第１空間に導入され、前記気流の残りの一部が前記第１空間の下方に設けられた第２空間内に導入された状態にて、前記第１空間内の基板の加熱処理を行う工程と、を含む基板処理方法。
11. 前記第１空間内の基板の加熱処理を行う工程では、前記加熱処理前に前記基板に塗布される処理液に応じて、前記第２空間内に前記気流の残りの一部を導入するための第２開口の開放度合いを決定する、請求項１０記載の基板処理方法。

Images